復(fù)雜地質(zhì)巷道綜掘機(jī)快速掘進(jìn)施工實(shí)踐

李晨光

（霍州煤電呂梁山煤電有限公司環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山西 霍州 031400）

呂梁山煤電公司店坪煤礦位于呂梁市方山縣大武鎮(zhèn)店坪村，其10號(hào)煤層為二疊系下統(tǒng)山西組煤，煤層厚度平均為3.4m，受當(dāng)時(shí)回采條件限制，分兩層開(kāi)采。工作面地質(zhì)情況比較復(fù)雜，斷層較多，為實(shí)現(xiàn)10號(hào)煤層二分層工作面機(jī)巷的快速掘進(jìn)，在1043-2機(jī)巷采用EBZ-260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，取得了較好的掘進(jìn)速度。

1 1043-2工作面地質(zhì)概況

1.1 概況

1043-2工作面上方為1041工作面正在回采，已于2005年10月收作，下方為1045上分層采空區(qū)，南為二四采區(qū)邊界，北為上山保護(hù)煤柱。該工作面走向長(zhǎng)860m，傾斜長(zhǎng)120m，煤層厚度0～1.8m，平均為1.6m，煤層傾角16°～35°，平均為25°。該面中部出現(xiàn)一陷落柱，通過(guò)電法探測(cè)及上分層揭露已查明其分布范圍，在上分層回采前，已在其四周進(jìn)行帷幕式注漿加固。1043-2工作面頂?shù)装迩闆r如表1所示。

表1 1043-2工作面頂?shù)装迩闆r表

1.2 地質(zhì)構(gòu)造情況

1043-2工作面地質(zhì)構(gòu)造情況：該工作面中部出現(xiàn)一陷落柱，通過(guò)電法探測(cè)及上分層揭露已查明其分布范圍，在掘進(jìn)期間沒(méi)有多大影響。工作面上分層共揭露13條斷層，落差0.5～2.5m，斷層數(shù)量多，但落差不大，構(gòu)造較簡(jiǎn)單。

2 機(jī)巷掘進(jìn)設(shè)備配套

2.1 EBZ-260A掘進(jìn)機(jī)及主要技術(shù)參數(shù)

2.1.1 EBZ-260A掘進(jìn)機(jī)

EBZ-260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)是“三一集團(tuán)”針對(duì)煤機(jī)施工特點(diǎn)量身定制，是一款真正意義上的中國(guó)制造掘進(jìn)機(jī)。該掘進(jìn)機(jī)主要采用了以下技術(shù)：

（1）截割叉形架技術(shù)。截割部采用叉形架箱體結(jié)構(gòu)件支撐受力，解決了以往電機(jī)殼體容易破裂的問(wèn)題，電機(jī)整體穩(wěn)定。

（2）鏟板收料技術(shù)。從動(dòng)輪前置，敞開(kāi)式設(shè)計(jì)，收料能力提高20%。收料平面設(shè)計(jì)，主動(dòng)收料率達(dá)90%。星輪驅(qū)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)軸承設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，故障率低。

（3）高效運(yùn)料技術(shù)。通道采用流暢式設(shè)計(jì)，有效解決運(yùn)輸卡料。

（4）快速拆卸技術(shù)。易損件采用快拆式接口；整機(jī)元器件、管路布局科學(xué)；維護(hù)空間最大化。

（5）截齒排布技術(shù)。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，采集數(shù)十萬(wàn)個(gè)截齒使用數(shù)據(jù)，經(jīng)反復(fù)優(yōu)化，開(kāi)發(fā)出三一自主產(chǎn)權(quán)專(zhuān)用截割頭設(shè)計(jì)軟件，全齒咬合，鉆進(jìn)力大，無(wú)偏磨。

2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)

行走速度：0～6.5m/min；寬：3.6m（鏟板）/2.62m（履帶）；長(zhǎng)：12.4m；高：1.8m（機(jī)身）/2.45m（截割頭）；臥底深度：200mm；截割頭轉(zhuǎn)速：55/27rpm；液壓泵排量：190+145+145ml/r；截割電機(jī)功率：260/200kW；總功率：472kW；整機(jī)重量：100t（含二運(yùn)、除塵系統(tǒng)）。

2.2 掘進(jìn)配套設(shè)備

EBZ-260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)配套設(shè)備：SGB-420/30型刮板輸送機(jī)；DSJ100/10/2X75帶式輸送機(jī)；JSDB 雙速多用回柱絞車(chē)等。

3 掘進(jìn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 掘進(jìn)巷道支護(hù)

3.1.1 臨時(shí)支護(hù)

（1）支護(hù)形式：金屬前探梁。

（2）支護(hù)材料：前探梁采用24kg/m鋼軌3根，每根長(zhǎng)度為5m，用不少于3副鋼卡吊掛在頂梁上，木楔打緊。架棚前先在前探梁上放上頂梁，配合塘材、笆片背頂，作為其他工序的超前臨時(shí)支護(hù)。

（3）支護(hù)參數(shù)：3根前探梁平行布置，正中布置1根兩邊2根距幫各500mm；每根前探梁固定點(diǎn)不少于3處，每?jī)蓚€(gè)固定點(diǎn)之間應(yīng)隔一棚；前探梁前端距煤壁不大于200mm，架棚完畢，及時(shí)將前探梁竄到迎頭。

3.1.2 永久支護(hù)

（1）支護(hù)形式：工字鋼架棚支護(hù)。支護(hù)方案如圖1所示。

圖1 工字鋼架棚段支護(hù)方案 （mm）

（2）支護(hù)材料：工字鋼為基本支架，塘材、笆片腰幫背頂。工字鋼為礦用11號(hào)工字鋼，機(jī)巷梁長(zhǎng)2.8m，腿長(zhǎng)2.4m。塘材長(zhǎng)度為800mm，小頭直徑不小于50mm。笆片長(zhǎng)800mm，寬700mm。

（3）支護(hù)參數(shù)如表2所示。

表2 支護(hù)參數(shù)表

3.2 優(yōu)化綜掘快速施工技術(shù)

對(duì)EBZ-260A掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化：（1）優(yōu)化調(diào)整綜掘機(jī)的開(kāi)挖時(shí)間，優(yōu)化設(shè)計(jì)掘進(jìn)頭的最佳行駛線路，降低綜掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)間小于1.5h。（2）掘進(jìn)機(jī)切割時(shí)應(yīng)當(dāng)沿著煤巖的層理，依次從下向上進(jìn)行截割。（3）出渣速度也是影響快速掘進(jìn)的重要因素。針對(duì)店坪煤礦排渣實(shí)況，調(diào)整優(yōu)化了排渣工序，同時(shí)對(duì)裝渣過(guò)程存在的泥漿進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)處理，有效地提高了排渣速度，間接提高掘進(jìn)效率。

3.3 過(guò)斷層、薄煤帶技術(shù)措施

3.3.1 破頂、底板施工

具備下列條件，可采取破頂措施，否則采取破底措施。

（1）底板為堅(jiān)硬砂巖，硬度≥60MPa，掘進(jìn)機(jī)不易切割。

（2）二分層假頂注漿充分，頂板矸石侵蝕粉化程度明顯，且有一定的附著力，生產(chǎn)時(shí)破頂后，頂板仍有一定的完整性。

3.3.2 炮掘

掘進(jìn)機(jī)無(wú)法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)切割時(shí)必須采用放炮的方式進(jìn)行破巖，但必須注意：放炮前必須將掘進(jìn)機(jī)撤至距迎頭10m以外的地點(diǎn)且妥善加以保護(hù)，每次起爆炮眼不得超過(guò)10個(gè)，每眼裝藥量不超過(guò)0.4kg。

4 快速掘進(jìn)施工效果分析

采用EBZ-260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)對(duì)店坪煤礦1043-2機(jī)巷進(jìn)行了復(fù)雜地質(zhì)巷道綜掘機(jī)快速掘進(jìn)施工的實(shí)踐研究。設(shè)計(jì)的快速掘進(jìn)施工方案合理可靠，巷道掘進(jìn)過(guò)程能?chē)?yán)格遵循公司的作業(yè)規(guī)程進(jìn)行施工，綜掘機(jī)落煤情況理想，巷道支護(hù)情況理想，可以控制巷道的變形。采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行快速掘進(jìn)施工后，班組掘進(jìn)速度提高了95%，月進(jìn)度提高了45%。工效大幅度提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5 結(jié)束語(yǔ)

店坪煤礦10號(hào)煤層二分層工作面機(jī)巷，炮掘最高日進(jìn)15.3m，使用EBZ-260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)最高日進(jìn)36m。EBZ-260A懸臂式掘進(jìn)機(jī)在10號(hào)煤層底分層巷道的實(shí)踐應(yīng)用，有效地?cái)U(kuò)大了掘進(jìn)機(jī)械化的應(yīng)用范圍，加快了店坪煤礦薄煤層掘進(jìn)巷道的施工進(jìn)度，加快了工作面的接替準(zhǔn)備工作。